ما هي المواد المناسبة لتوجيه المشتت الحراري IGBT؟

مرحبًا يا من هناك! بصفتي مورد متخصص في توجيهات الحرارة الحرارية IGBT ، حصلت على الكثير من الأسئلة حول المواد التي هي الأنسب لهذه المهمة. لذلك ، اعتقدت أنني سأشارك بعض الأفكار بناءً على تجربتي في الصناعة.

لنبدأ بالأساسيات. يعد IGBT (ترانزستور ثنائي القطب المعزول) مكونًا رئيسيًا في العديد من تطبيقات إلكترونيات الطاقة. يمكن أن يولد كمية كبيرة من الحرارة أثناء التشغيل ، وهذا هو المكان الذي تأتي فيه المشتعلة الحرارية. تتمثل مهمة المشتت الحراري في تبديد تلك الحرارة والحفاظ على IGBT في درجة حرارة تشغيل آمنة. يمكن أن يكون لاختيار المواد لتوجيه المشتت الحراري تأثير كبير على أدائها.

الألومنيوم

واحدة من المواد الأكثر شيوعًا لتوجيه بالوعة حراري IGBT هي الألومنيوم. الألومنيوم هو خيار رائع لعدة أسباب. أولاً ، لديها توصيل حراري مرتفع نسبيا. هذا يعني أنه يمكن أن ينقل الحرارة بعيدًا عن IGBT بسرعة وكفاءة. على سبيل المثال ، وأحدث بالوعة حرارة 140 مم مخصصةمصنوع من الألومنيوم ومصمم لتوفير تبديد حرارة ممتازة.

ميزة أخرى من الألمنيوم هي طبيعتها الخفيفة. هذا مهم بشكل خاص في التطبيقات التي يكون فيها الوزن مصدر قلق ، كما هو الحال في إلكترونيات الفضاء أو السيارات. من السهل نسبيًا من الألومنيوم ، مما يجعله فعالًا للإنتاج الضخم. يمكنك بسهولة تشكيلها في تصميمات زعنفة مختلفة ، مثل تلك الموجودة فيقم بتقطيع الألومنيوم زعنفة مصباح LED الشريط الحراري. يزيد تصميم الزعنفة المزلقة من مساحة السطح في المشتت الحراري ، مما يعزز انتقال الحرارة.

ومع ذلك ، الألومنيوم لديه بعض العيوب. إنها ليست قوية مثل بعض المواد الأخرى ، لذلك في تطبيقات الإجهاد العالية ، قد لا تكون الخيار الأفضل. أيضا ، الموصلية الحرارية ليست عالية مثل النحاس ، والتي سنتحدث عنها بعد ذلك.

نحاس

النحاس هو مادة شائعة أخرى لتوجيه بالوعة حراري IGBT. النحاس لديه الموصلية الحرارية عالية للغاية ، حتى أعلى من الألومنيوم. هذا يعني أنه يمكن أن ينقل الحرارة بشكل أسرع ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي يولد فيها IGBT كمية كبيرة من الحرارة ، كما هو الحال في محولات الطاقة العالية.

يتيح الموصلية الحرارية العالية للنحاس تبديد حرارة أكثر كفاءة ، والتي يمكن أن تساعد في تمديد عمر IGBT. يمكن أيضًا تصميم أحواض الحرارة النحاسية بأبعاد أصغر مقارنة بألومنيوم مع تحقيق نفس مستوى تبديد الحرارة. يمكن أن تكون هذه ميزة كبيرة في التطبيقات التي تكون فيها المساحة محدودة.

لكن النحاس لديه أيضا سلبيات. إنها أثقل بكثير من الألمنيوم ، والتي يمكن أن تكون مشكلة في الوزن - التطبيقات الحساسة. والنحاس أغلى من الألومنيوم ، سواء من حيث تكلفة المواد الخام وتكلفة الآلات. التكلفة العالية يمكن أن تجعلها أقل جاذبية للإلكترونيات الاستهلاكية المنتجة.

الجرافيت

الجرافيت هو قليل من المستضعف في عالم توجيه الحرارة الحرارية IGBT ، ولكن يحتوي على بعض الخصائص الفريدة التي تجعل الأمر يستحق التفكير. يحتوي الجرافيت على توصيل حراري مرتفع للغاية في المستوى ، مما يعني أنه يمكن أن ينقل الحرارة بشكل جيد في طائرة ثنائية الأبعاد. قد يكون هذا مفيدًا في التطبيقات التي يجب أن تنتشر فيها الحرارة بسرعة على مساحة كبيرة.

الجرافيت خفيفة الوزن أيضًا ولديه معامل منخفض نسبيًا للتوسع الحراري. هذا يعني أنه يمكن أن يحافظ على شكله وأدائه على نطاق واسع من درجات الحرارة ، وهو أمر مهم في التطبيقات التي يمكن أن تختلف فيها درجة الحرارة بشكل كبير.

ومع ذلك ، فإن الجرافيت هش وليس سهلاً مثل الألمنيوم أو النحاس. كما أن لديها الموصلية الحرارية المنخفضة ، والتي يمكن أن تحد من فعاليتها في بعض التطبيقات.

السيراميك

يتم استخدام المواد السيرامية أيضًا في بعض تطبيقات توجيه المشتت الحراري IGBT المتخصص. تحتوي السيراميك على خصائص عزل كهربائية ممتازة ، والتي يمكن أن تكون ميزة كبيرة في التطبيقات التي يلزم العزلة الكهربائية. على سبيل المثال ، في بعض إلكترونيات الطاقة عالية الجهد ، يمكن أن تمنع بالوعة حرارة من السيراميك الدوائر القصيرة الكهربائية.

السيراميك لديها أيضا استقرار حراري جيد ويمكن أن تحمل درجات حرارة عالية. هذا يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تعمل فيها IGBT في بيئة حرارية قاسية.

لكن السيراميك لها توصيل حراري منخفض نسبيًا مقارنة بالمعادن مثل الألومنيوم والنحاس. هذا يعني أنها قد لا تكون فعالة في تبديد كميات كبيرة من الحرارة بسرعة. والسيراميك هش ويمكن أن يكون من الصعب تصنيعها في أشكال معقدة.

المواد الهجينة

في بعض الحالات ، يمكن استخدام مزيج من المواد المختلفة لإنشاء بالوعة حرارة هجينة. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون للارتداء الحراري قاعدة نحاسية لنقل الحرارة عالي السرعة من زعانف IGBT والألومنيوم لتبديد الحرارة الخفيف والتكاليف. بهذه الطريقة ، يمكنك الاستفادة من أفضل خصائص كل مادة مع تقليل عيوبها.

يمكن تخصيص المواد الهجينة لتلبية المتطلبات المحددة للتطبيقات المختلفة. على سبيل المثال ، في التطبيق الذي يكون فيه كل من تبديد الحرارة العالي والوزن المنخفض مهمًا ، يمكن أن يكون المشاركون الحراري الهجين هو الحل الأمثل.

خاتمة

لذلك ، كما ترون ، لا يوجد أحد - الحجم - يناسب - كل الإجابة على المواد المناسبة لتوجيهات الحرارة الحرارية IGBT. يعتمد الاختيار على مجموعة متنوعة من العوامل ، بما في ذلك كمية الحرارة الناتجة عن IGBT ، وقيود الوزن والمساحة في التطبيق ، والتكلفة ، ومتطلبات العزلة الكهربائية.

إذا كنت في السوق للحصول على تدفق حراري IGBT وتحتاج إلى مساعدة في اختيار المادة المناسبة لتطبيقك المحدد ، فلا تتردد في التواصل. لدينا الخبرة والخبرة لتزويدك بأفضل الحلول. سواء كنت بحاجة إلى ملفأحدث بالوعة حرارة 140 مم مخصصة، وقم بتقطيع الألومنيوم زعنفة مصباح LED الشريط الحراريأومقدمة المصباح المصباح المصباح المصباح المقذوف الألمنيوم، يمكننا العمل معك للعثور على الملاءمة المثالية.

اتصل بنا اليوم لبدء المحادثة حول احتياجات توجيه الحرارة الحرارية IGBT. نحن هنا لمساعدتك في اتخاذ القرار الصحيح وضمان الأداء الأمثل لإلكترونيات الطاقة الخاصة بك.

مراجع

• ASM Handbook Volume 1: الخصائص والاختيار: الحديد ، الفولاذ ، وسبائك الأداء العالية
• كتيب التصميم الحراري للمعدات الإلكترونية بقلم ديفيد ج. سيمونز